计算机操作系统基础(十七)---进程同步之Unix域套接字

引言

本篇为第十七篇，进程同步之Unix域套接字。上一篇介绍了通过共享内存处理进程同步的问题，本文是实现进程同步的另一个方法---Unix域套接字

Unix域套接字

• 域套接字是一种高级的进程间通信的方法
• Unix域套接字可以用于同一机器进程间通信
• 套接字(socket)原是网络通信中使用的术语
• Unix系统提供的域套接字提供了网络套接字类似的功能

在前边了解到，共享内存需要额外的同步机制，来同步多个进程间的通信。Unix域套接字就不需要额外的机制来保证多个进程间通信的问题(其实我们在部署Nginx的时候，就会使用到unix域套接字)

Unix域套接字使用方法 左边为服务端，右边为客户端

下边是代码示例，客户端和服务端通过域套接字进行连接

服务端(server.cpp)

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/un.h>
#include<strings.h>
#include<string.h>
#include<netinet/in.h>
#include<stdlib.h>

#include<iostream>

//定义域套接字路径
//使用域套接字时，它会在文件系统中创建一个文件，客户端和服务端就是通过这个文件进行连接 
#define SOCKET_PATH "./domainsocket"
//定义消息最大长度
#define MSG_SIZE 2048

int main()
{
 int socket_fd,accept_fd;
 int ret = 0;
 socklen_t addr_len;
 char msg[MSG_SIZE];
 struct sockaddr_un server_addr;

 //1.创建域套接字
 socket_fd = socket(PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
 if (-1 == socket_fd) {
  std::cout << "Socket create failed" << std::endl;
  return -1;
 }
 //移除已有域套接字路径
 remove(SOCKET_PATH);
 //内存区域设置为0
 bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
 server_addr.sun_family = PF_UNIX;
 strcpy(server_addr.sun_path, SOCKET_PATH);

 //2.绑定域套接字
 std::cout << "Binding socket..." << std::endl;
 ret = bind(socket_fd, (sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));

 if (0 > ret) {
  std::cout << "Bind socket failed." << std::endl;
  return -1;
 }

 //3.监听套接字
 std::cout << "Listening socket..." << std::endl;
 ret = listen(socket_fd, 10);//数字为监听连接的大小
 if(-1 == ret) {
  std::cout << "Listen failed" << std::endl;
 }
 std::cout << "Waiting new request." << std::endl;
 accept_fd = accept(socket_fd, NULL, NULL);

 bzero(msg, MSG_SIZE);

 while(true) {
  //4.接收&处理信息
  recv(accept_fd, msg, MSG_SIZE, 0);
  std::cout << "Received message from remote: " << msg << std::endl;
 }

 close(accept_fd);
 close(socket_fd);

 return 0; 
}

客户端(client.cpp)

#include<stdio.h>
#include<sys/types.h>
#include<sys/socket.h>
#include<sys/un.h>
#include<strings.h>
#include<string.h>
#include<netinet/in.h>
#include<stdlib.h>
#include<unistd.h>

#include<iostream>

//定义域套接字路径
//使用域套接字时，它会在文件系统中创建一个文件，客户端和服务端就是通过这个文件进行连接 
#define SOCKET_PATH "./domainsocket"
//定义消息最大长度
#define MSG_SIZE 2048

int main()
{
 int socket_fd;
 int ret = 0;
 char msg[MSG_SIZE];
 struct sockaddr_un serve_addr;

 //1.创建域套接字
 socket_fd = socket(PF_UNIX, SOCK_STREAM, 0);
 if (-1 == socket_fd) {
  std::cout << "Socket create failed" << std::endl;
  return -1;
 }

 //内存区域设置为0
 bzero(&server_addr, sizeof(server_addr));
 server_addr.sun_family = PF_UNIX;
 strcpy(server_addr.sun_path, SOCKET_PATH);

 //2.连接域套接字
 ret = connect(socket_fd, (sockaddr *)&server_addr, sizeof(server_addr));
 if (-1 == ret) {
  std::cout << "Connect socket failed" << std::endl;
  return -1;
 }

 while(true) {
  std::cout << "Input message>>>";
  fgets(msg, MSG_SIZE, stdin);
  //3.发送信息
  ret = send(socket_fd, msg, MSG_SIZE, 0);
 }

 close(socket_fd);

 return 0;
}

运行server.cpp

运行cliet.cpp并发送消息

服务端接收到消息

域套接字提供的是一种可靠的信息传递，它相比共享内存，不需要维护多个进程去读取内存空间的机制。也就是说域套接字相比共享内存，它多了一些可靠性。从代码中可以看到client和server通信时，不需要额外的标记去管理同步的机制，使用上要简单一些

总结

• 提供了单机简单可靠的进程通信同步服务
• 只能在单机使用，不能跨机器使用(跨机器需要使用网络套接字)

在快速变化的技术中寻找不变，才是一个技术人的核心竞争力。知行合一，理论结合实践